一种具有方向传感器的测斜仪制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有方向传感器的测斜仪，涉及到边坡、基坑、尾矿、桥梁、建筑物等安全监测行业领域。它包括有MEMS倾角传感器、模数转换器、地磁方向传感器、微型控制器、RS485通信模块、温度传感器；所述MEMS倾角传感器与模数转换器连接，模数转换器与微型控制器连接；微型控制器分别与地磁方向传感器、RS485通信模块、温度传感器连接。本实用新型专利技术内部设计有倾角变化测量电路、地磁感应方向传感器、模数转换器、微型控制器、RS485驱动电路、温度传感器等，通过微型控制器的控制，可实现测斜采集、方向角度采集功能，并通过串口总线进行传输，弥补了传统监测系统中不足。

Inclinometer with directional sensor

The utility model relates to a inclinometer with a directional sensor, which relates to the safety monitoring field of slopes, foundation pits, tailings, bridges and buildings. It includes a MEMS angle sensor, ADC, geomagnetic direction sensor, micro controller, RS485 communication module and a temperature sensor; the MEMS tilt sensor is connected with the analog-to-digital converter, analog-to-digital converter is connected with the micro controller; micro controller is respectively connected with the ground magnetic direction sensor, RS485 communication module, the temperature sensor is connected. The utility model has internal design angle measurement circuit, geomagnetic direction sensor, ADC, micro controller, RS485 drive circuit, temperature sensor, through the control of the micro controller, which can realize the inclinometer acquisition, direction angle acquisition function, and through serial bus transmission, to make up for the deficiency of traditional monitoring system.

【技术实现步骤摘要】
一种具有方向传感器的测斜仪
本技术涉及一种具有方向传感器的测斜仪，涉及到边坡、基坑、尾矿、桥梁、建筑物等安全监测行业领域。
技术介绍
目前在边坡、基坑、尾矿、桥梁、建筑物安全监测等领域，土体内部位移变化是一个重要的监测对象，内部位移主要通过杆式测斜仪进行测量。基本原理是：杆式测斜仪的长度固定，通过倾斜角度的变化，通过三角函数的关系计算水平位移L=Len*Sin(α)，其中Len为杆式测斜仪的长度，α为倾斜角度。传统测斜仪仅仅只能测量水平的倾角变化，对于倾角变化的实际方向，往往通过固定安装的方向进行实现，但由于安装的测斜仪管在土体内部无法保证方向一致，可能存在扭转的情况，此时就无法保证测量的倾斜方向与实际相吻合。同时在方被测物整体发生旋转时，传统测斜仪亦无法测量。上述传统监测系统实现存在以下的不足：传统测斜仪在对应倾角变化与实际场景的方法单一，只能通过测斜仪管的角度进行控制，但测斜仪管在实际安装过程出现扭转、弯曲时，就会出现测量值与实际值不匹配的情况，无法真实反应结构物的变化。传统测斜仪仅能实现单点的水平倾角变化，当被测物整体发生旋转变形时，无法测量其扭转的情况，对于测量，存在一定的风险。综上所述，传统的测斜仪功能单一，难以满足当前工况下的要求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种具有方向传感器的测斜仪，即可实现水平方向倾角的测量，亦可实现测斜仪实际方向的变化功能。本技术要解决的技术问题就在于以下几点：（1）可测量出测斜仪在安装后，实际对应的方向。（2）测量被测物的方向变化情况。为解决上述技术问题，本技术采用的以下技术方案：一种具有方向传感器的测斜仪，它包括有MEMS倾角传感器、模数转换器、地磁方向传感器、微型控制器、RS485通信模块、温度传感器；所述MEMS倾角传感器与模数转换器连接，模数转换器与微型控制器连接；微型控制器分别与地磁方向传感器、RS485通信模块、温度传感器连接。测斜仪为杆式测斜仪或者盒式测斜仪。微型控制控制模数转换器对MEMS倾角传感器输出信号进行采集，得到倾斜角度值，与地磁方向传感器通过IIC总线通信，得到方向值。本技术的有益效果：本技术内部设计有倾角变化测量电路、地磁感应方向传感器、模数转换器、微型控制器、RS485驱动电路、温度传感器等，通过微型控制器的控制，可实现测斜采集、方向角度采集功能，并通过串口总线进行传输，弥补了传统监测系统中不足。附图说明图1为本技术的结构框图；图2为本技术杆式测斜仪实际安装示意图；图2中：21测斜仪电子仓；22滑动导轮；23测斜仪杆体；图3为本技术盒式测斜仪实际安装示意图图3中：31盒式测斜仪主体；32安装面；33航空插头；34机械安装孔。具体实施方式下面结合附图1、2、3对本技术进行详细描述：一种具有方向传感器的测斜仪，它包括有MEMS倾角传感器1、模数转换器2、地磁方向传感器3、微型控制器4、RS485通信模块6、温度传感器5；所述MEMS倾角传感器1与模数转换器2连接，模数转换器2与微型控制器4连接；微型控制器4分别与地磁方向传感器3、RS485通信模块6、温度传感器5连接。测斜仪为杆式测斜仪或者盒式测斜仪。微型控制4控制模数转换器2对MEMS倾角传感器1输出信号进行采集，得到倾斜角度值，与地磁方向传感器4通过IIC总线通信，得到方向值。举例说明：使用MEMS倾角传感器作为敏感元件，其输出端的电压信号随其角度变化而变化。倾角传感器输出信号进入模数转换器进行转换，通过微型控制器对模数转换器的驱动、数据计算可实现倾角变化的测量。测量方向的方法有多种，目前最便利、通用性最强的还是测量地球的磁场。利用地磁作为参考，通过传感器测量出与地磁线之间的夹角就可以得到方位角的数据，从而实现精确的方向控制。本技术方向传感器采用HMC5883是一种表面贴装的高集成度、带有IIC数字接口的弱磁传感器芯片。它内含有最先进的高分辨率磁阻传感器，具有12位模数转换器能使罗盘精度控制在1°。设计时将方向传感器的正北方向与倾斜角的X方向同向安装，便于方向的识别。本技术测斜仪内部采用STM32F103作为主控制器，控制器驱动控制模数转换器对MEMS倾角传感器输出信号进行采集，得到倾斜角度值，与地磁方向传感器通过IIC总线通信，得到方向值。并将数据通过RS485传输给上位机。为了对MEMS进行温度补偿，同时也为了测量环境温度值，本技术还设计有DS18B20温度传感器用于采集内部温度值。实现串口总线通信、数据传输功能的设计方案是：设计一个RS485驱动电路，器件采用MAX3485，用于串口命令的收发及数据的传输功能。杆式测斜仪安装方式：将杆式测斜仪安装固定在测斜仪管内部，安装后注意调整其竖直方向，尽量保持竖直安装。安装后，由于方向传感器的正北方向与倾斜角的X方向同向安装，因此在进行数据分析时即可快速定位倾角变化时对应的真实物理方向。盒式测斜仪安装方式：将盒式测斜仪安装固定在被测物表面，安装后注意调整其水平方向，尽量保持竖直安装。安装时，由于方向传感器的正北方向与倾斜角的X方向同向安装，因此在进行数据分析时即可快速定位倾角变化时对应的真实物理方向。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有方向传感器的测斜仪，其特征在于：它包括有MEMS倾角传感器（1）、模数转换器（2）、地磁方向传感器（3）、微型控制器（4）、RS485通信模块（6）、温度传感器（5）；所述MEMS倾角传感器（1）与模数转换器（2）连接，模数转换器（2）与微型控制器（4）连接；微型控制器（4）分别与地磁方向传感器（3）、RS485通信模块（6）、温度传感器（5）连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有方向传感器的测斜仪，其特征在于：它包括有MEMS倾角传感器（1）、模数转换器（2）、地磁方向传感器（3）、微型控制器（4）、RS485通信模块（6）、温度传感器（5）；所述MEMS倾角传感器（1）与模数转换器（2）连接，模数转换器（2）与微型控制器（4）连接；微型控制器（4）分别与地磁方向传感器（3）、RS485通信模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘付鹏，王辅宋，刘文峰，谢镇，孙立锴，张志文，
申请(专利权)人：江西飞尚科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36